Công Bố Quốc Tế Của Giảng Viên Khoa Kiến Trúc Đại Học Văn Lang

Trong những năm gần đây, trường đại học Văn Lang đã có nhiều sự thay đổi mạnh mẽ nhằm phát triển một cách toàn diện, đặc biệt là trong thúc đẩy nghiên cứu khoa học, đổi mới sáng tạo. Các viện, các nhóm nghiên cứu mũi nhọn, nhóm nghiên cứu thuộc các khoa đã và đang cho ra đời nhiều công bố quốc tế chất lượng, ngoài ra còn có những chương trình đổi mới sáng tạo trong sinh viên được tổ chức hàng năm. Những chính sách này ngoài việc giúp nâng cao trình độ và chất lượng giảng dạy của đội ngũ giảng viên, còn tạo ra môi trường học thuật và nghiên cứu tuyệt vời cho sinh viên. Ở Văn Lang, chúng tôi mong muốn trang bị cho sinh viên những tri thức mới nhất, tiệm cận nhất với sự phát triển về khoa học kỹ thuật, nghệ thuật… trên thế giới. Chính vì vậy, việc đẩy mạnh Nghiên cứu khoa học, và đổi mới sáng tạo, không chỉ có ý nghĩa trong việc nâng hạng đại học, mà nó còn thể hiện sự khao khát và cam kết mạnh mẽ của nhà trường trong việc cung cấp những tri thức mới nhất và chất lượng nhất cho người học.

Vừa qua, dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Nguyễn Xuân Hùng, ThS Lê Thành Luân, cùng với ThS Lê Đức Thắng, PGS.TS. Nguyễn Quốc Hưng và TS. Ngô Minh Hùng đã công bố một bài báo trên tạp chí quốc tế Energy thuộc NXB Elsevier. Đây là một tạp chí ISI, Q1, nằm trong top 2% tạp chí cùng lĩnh vực với Impact Factor: 6.802 và H-index: 173. Bài nghiên cứu với tiêu đề: “Optimal design of an Origami-inspired kinetic façade by balancing compsite motion optimization for improving daylight perfomance and energy efficiency”. Công bố này trình bày về một thiết kế tối ưu của mặt dựng dạng động của công trình, thông qua mô phỏng và công cụ tối ưu hóa BCMO https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544220326645?via%3Dihub.

Tạp chí Energy, Impact Factor: 6.802 và H-index: 171

Công nghệ đã làm thay đổi rất nhiều cuộc sống của chúng ta, thay đổi từ cách chúng ta sống, sinh hoạt, làm việc, học tập và vui chơi… Và tất nhiên, trong lĩnh vực thiết kế, và đặc biệt là ngành Kiến trúc, công nghệ đã nhiều lần thay đổi cách chúng ta tư duy và sáng tạo. Nếu như ngày xưa chúng ta vẽ tay, tính tay, thì ngày nay chúng ta dùng máy tính, ứng dụng các nền tảng và khuynh hướng công nghệ như CAD, BIM, Computational design, Energy simulation, CFD, 3D printing… để tính toán và thiết kế. Điều này sẽ giúp xóa đi nhiều rào cản của cách làm cũ, và tạo nhiều thuận lợi để người thiết kế có thể làm việc sáng tạo và hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, dưới sự phát triển của khoa học máy tính, các công cụ tối ưu hóa và trí tuệ nhân tạo cũng đã và đang được áp dụng vào thiết kế như những công cụ hỗ trợ đắc lực. Qua đó, nhóm nghiên cứu đã xuất phát từ sự giao thoa giữa lĩnh vực Kỹ thuật trong Kiến trúc và Khoa học máy tính để tìm ra hướng nghiên cứu cho mình.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đề xuất một thiết bị che nắng dạng động (kinetic shading device), với khả năng thay đổi hình dạng linh hoạt để thích ứng với sự thay đổi của điều kiện bên ngoài công trình hoặc các bối cảnh thiết kế khác nhau. Đây là một dạng thiết bị bao che khá mới trong thiết kế kiến trúc gần đây. Thiết kế này được lấy cảm hứng từ nghệ thuật xếp giấy Origami, với những panel có thể xếp lại một cách độc lập, như chiếc quạt giấy. Nhóm nghiên cứu đánh giá tính hiệu quả của thiết kế đề xuất trong việc giúp công trình cải thiện về chiếu sáng tự nhiên cũng như tiết kiệm năng lượng thông qua LEEDv4 – một tiêu chuẩn về công trình xanh của Mỹ.

Module thiết bị che nắng dạng động đề xuất

Mặt dựng che nắng dạng động đề xuất

Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu tiếp cận một cách làm khác, đó là bài toán ngược. Nhóm đã sử dụng đến BCMO (Balancing Composite Motion Optimization), một thuật toán tìm giá trị tối ưu rất mới của nhóm tác giả (ThS Lê Đức Thắng, PGS.TS. Nguyễn Quốc Hưng, GS.TS. Nguyễn Xuân Hùng) như một bộ lọc để đi tìm ra thiết kế tối ưu nhất. Chúng tôi đã dùng tiêu chuẩn LEEDv4 như là một mục tiêu để tìm kiếm, bằng hàm mục tiêu cụ thể, thuật toán BCMO sẽ giúp tìm kiếm trong số các trạng thái thiết kế, trạng thái nào sẽ giúp công trình đạt LEEDv4 và cho giá trị tốt nhất. Thuật toán tối ưu sẽ không cần phải tính hết tất cả các khả năng, mà nó sẽ tự động dò ra được kết quả tốt nhất, sau một thời gian ngắn. Toàn bộ quá trình thiết kế và tìm kiếm thông qua BCMO được tạo lập thành một chuỗi tự động hóa bằng cách liên kết công cụ dựng hình và thiết kế bằng thuật toán Rhino và Grasshopper, công cụ mô phỏng năng lượng DIVA và ARCHsim, và công cụ lập trình Matlab để chạy BCMO và Excel để lưu trữ dữ liệu.Nếu như với cách làm truyền thống, để tìm ra một thiết kế tối ưu (một trạng thái tối ưu) của thiết bị che nắng dạng động, thì ta thường làm bài toán thuận. Tức là sau khi có thiết kế, ta tiến hành tính toán mô phỏng trên máy tính để đánh giá tính hiệu quả của thiết kế theo tiêu chuẩn LEEDv4, và sau đó nếu chưa đạt, ta thay đổi thiết kế và bắt đầu quá trình mô phỏng sau đó đánh giá lại. Việc làm này sẽ kết thúc khi chúng ta tính hết toàn bộ các khả năng có thể có của thiết kế đó. Chúng ta có thể thấy rằng, một thiết bị che nắng dạng động, sẽ có hàng trăm đến hàng ngàn trạng thái hoạt động khác nhau phụ thuộc vào tính linh hoạt của thiết bị đó, vì vậy, việc lần lượt thử hết các khả năng có thể xảy ra để tìm ra được trạng thái nào là tốt nhất tốn rất nhiều thời gian, công sức và đôi khi là bất khả thi.

Quá trình thiết kế và tìm kiếm tối ưu

Công bố quốc tế trên tạp chí Energy này là một niềm vinh hạnh to lớn cho ThS Lê Thành Luân.Để đánh giá tính hiệu quả của thiết kế đề xuất, nhóm tác giả xem xét một công trình nhỏ tại TP.HCM, và tiến hành đánh giá trên 8 tình huống khác nhau ở 8 hướng. Bên cạnh đó, chúng tôi còn tiến hành so sánh kết quả đạt được với hai thiết kế so sánh khác. Và kết quả nghiên cứu đã chỉ ra được tính hiệu quả cao của thiết kế đề xuất trong việc cải thiện chiếu sáng tự nhiên và tiết kiệm năng lượng cho công trình, cũng như tiềm năng trở thành một thiết bị che nắng linh hoạt và hiệu quả để có thể sử dụng trong nhiều tình huống thiết kế khác nhau.

Trạng thái tối ưu của một số trường hợp

Công bố quốc tế trên tạp chí Energy này là một niềm vinh hạnh to lớn cho ThS Lê Thành Luân.